DE2238801A1 - METHOD AND DEVICE FOR CLEANING UP EXHAUST GAS CONTAINING HARMFUL SUBSTANCES - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CLEANING UP EXHAUST GAS CONTAINING HARMFUL SUBSTANCESInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von'schädliche Substanzen Procedures and Vorric Pla dance for cleaning von'schädlic he Subs
enthaltendem Abgascontaining exhaust gas
(Priorität: 6.Aug. 71, Japan, Nr. 59o48)(Priority: Aug 6, 71, Japan, No. 59o48)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, beispielsweise zum Heinigen eines Rauchgases, welches schädliche Substanzen enthält, wie SO2, NO2,durch Entfernen der schädlichen Substanzen aus den Abgasen durch Reaktion der Abgase mit einer Absorptionslösung.The invention relates to a method and a device for purifying exhaust gases, for example for cleaning a flue gas containing harmful substances such as SO 2 , NO 2 , by removing the harmful substances from the exhaust gases by reacting the exhaust gases with an absorption solution.
Zur Abgasreinigung ist das sogenannte ITaßverfahren einfach im Hinblick auf die Konstruktion der Vorrichtung und erfordert eine geringere Anfan^sinvestition als der sog. Trockenprozeß. Andererseits ist bekannt, daß das erstgenannte Verfahren deshalb nachteilig ist, weil es zu einem großen Volumen an Abfallflüasigkeit führt, die nicht nur zusätzliche Kosten fürThe so-called ITass process is easy to use for exhaust gas cleaning With regard to the construction of the device and requires a lower initial investment than the so-called drying process. On the other hand, it is known that the former method is disadvantageous in that it leads to a large volume of waste liquid leads that are not just additional costs for
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ihre Entfernung erfordert, sondern auch zu öffentlichen Belästigungen durch Wasserverunreinigung führt.requires their removal, but also to public nuisance through water pollution.
Bs ist daher Aufgabe der Erfindung» diese Nachteile des Naßverfahrens zur Abgasreinigung vollständig auszuschalten. Erfindungsgeraäß sollen daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen zugänglich gemacht werden, bei dem keinerlei Abfallflüssigkeit aus der Apparatur austritt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen ohne Erzeugen von Abfallflüssigkeit in der Apparatur zugänglich zu machen, bei dem die Abfallflüssigkeit *aus einem Naßverfahren zur Reinigung der Abgase durch Kontakt mit den Abgasen, welche fühlbare V/ärme enthalten, getrocknet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen werden die Abgase aus einem Naßverfahr^n ?,ur Reinigung von Abgasen bis zu einer Temperatur in der Nähe des Taupunkts abgekühlt, um die Behandlung dieaer Gase zu erleichtern.It is therefore an object of the invention to address these disadvantages of the wet process to switch off completely for exhaust gas cleaning. Invention device a method and a device for cleaning exhaust gases should therefore be made available, in which no waste liquid escapes from the apparatus. Another object of the invention is to provide a method and an apparatus for cleaning exhaust gases without generating of waste liquid in the apparatus, in which the waste liquid * from a wet process for Cleaning of the exhaust gases by contact with the exhaust gases, which contain sensible V / arms, is dried. In the inventive In the method and in the device according to the invention for cleaning exhaust gases, the exhaust gases are extracted from a wet process ?, ur purification of exhaust gases cooled to a temperature near the dew point in order to treat dieaer To facilitate gases.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von schädliche Substanzejja^nthaltendem Abgas, das dadurch gekennzeichnet ist, daß/das Abgas mit einer Absorptionslösung umgesetzt wird, um die schädlichen Substanzen aus dem Gas zu absorbieren, der Lösung, welche die schädlichen Substanzen absorbiert hat, ein oder mehrere Chemikalien zugesetzt werden, um die schädlichen Substanzen in wertvolle oder unschädliche Substanzen überzuführen, und einen Teil der Lösung, welche wertvolle oder unschädliche Substanzen enthält, in direkte Berührung mit dem Abgas vor der Beaktion mit der Absorptionslösung bringt, um das Gas abzukühlen und gleichzeitig feste Substanzen zu bilden.The object of the invention therefore provides a process for the purification of harmful Substanzejj a ^ nthaltendem exhaust gas which is characterized in that / the exhaust gas is reacted with an absorbent solution to absorb the harmful substances from the gas, the solution, which absorbs harmful substances has, one or more chemicals are added to convert the harmful substances into valuable or harmless substances, and a part of the solution, which contains valuable or harmless substances, brings into direct contact with the exhaust gas before the reaction with the absorption solution to the gas to cool and at the same time to form solid substances.
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Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgas, welches schädliche Substanzen enthält. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Umsetzung des Abgases mit der Absorptionslösung zum Absorbieren der schädlichen Substanzen aus dem Abgas, Einrichtungen zum Überführen der in der Absorptionslösung vorliegenden schädlichen Substanzen in unschädliche "Substanzen durch Zugabe einer oder mehrerer Chemikalien, Einrichtungen, welche die unschädliche Substanzen enthaltende lösung in direkten Kontakt mit dem Abgas vor der Reaktion mit der Absorptionslösung bringen, um das Abgas zu kühlen und gleichzeitig feste Substanzen zu bilden und Einrichtungen zum Transport eines Teils der Lösung zu diesen Kontaktvorrichtungen und zum Transportieren eines anderen Teils zu den Reaktionsvorrichtunger., enthält. .The invention is also an apparatus for purifying exhaust gas containing harmful substances. This device is characterized in that it has devices for converting the exhaust gas with the absorption solution to absorb the harmful substances from the exhaust gas, devices for converting the harmful substances present in the absorption solution into harmless "substances by adding one or more chemicals, devices which the Bring harmless substances-containing solution in direct contact with the exhaust gas prior to reaction with the absorption solution in order to cool the exhaust gas and at the same time form solid substances and means for transporting part of the solution to these contact devices and for transporting another part to the reaction devices. , contains.
Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung gehen im einzelnen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Ausführungsformen hervor, die in der Zeichnung dargestellt sind.Further objects and advantages of the invention will become apparent in detail from the following detailed description and the embodiments shown in the drawing.
Die Fig. in der beiliegenden Zeichnung bedeutet eine schematische Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen gemäß der Erfindung.The figure in the accompanying drawing represents a schematic representation of a method and an apparatus for cleaning exhaust gases according to the invention.
Für die Abgasreinigung durch Entschwefelung gemäß der Beispie le werden nachstehend in Verbindung mit der in der Fig. dargestellten Vorrichtung erläutert.For exhaust gas purification by desulfurization according to the Beispie le are explained below in connection with the device shown in the figure.
(1) Natronlauge- Natriumaulfit-Methode (1) Sodium hydroxide- sodium sulphite method
Das Abgas aus einem Schornstein mit einer Temperatur von etwa The exhaust gas from a chimney with a temperature of about
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15ο - 2o'o°C wird durch eine Leitung 1 in einen Sprühtrockenturm 1 eingeführt. Aus einer im oberen Teil des Turmes 1 vorgesehenen Sprühdüse Io wird in Form eines feinen Nebels eine Lösung versprüht, die etwa 15 - 2o °h des Natriumsulfits Na2SO, enthält, das nach der Umsetzung von SO2 mit einer Absorptionslösung von NaOH in einem Gasabsorptionsturm 3 bei dem später beschriebenen Naßverfahren erhalten wurde. Durch Verdampfen des Y/asseranteils durch die Wärme des Abgases wird die Lösung getrocknet, wobei feste Teilchen gebildet werden, während das Abgas gekühlt wird, um seine Behandlung durch das Naßverfahren zu erleichtern. Ein Tei] des pulverförmigen Produkts wird in dem Sprühtrockenturn von dem Abgas abgetrennt und gewonnen und der restliche Anteil wird mit dem Abgas durch eine Leitung 7 in ein Multizyklon 2 transportiert und dort davon getrennt und gewonnen.15o - 2o'o ° C is introduced through a line 1 into a spray drying tower 1. From a spray nozzle Io provided in the upper part of the tower 1, a solution is sprayed in the form of a fine mist which contains about 15 - 20 ° h of the sodium sulfite Na 2 SO, which after the reaction of SO 2 with an absorption solution of NaOH in one Gas absorption tower 3 was obtained by the wet process described later. The solution is dried by evaporation of the water fraction by the heat of the exhaust gas, whereby solid particles are formed, while the exhaust gas is cooled to facilitate its treatment by the wet process. A part of the powdery product is separated from the exhaust gas in the spray drying turn and recovered, and the remaining portion is transported with the exhaust gas through a line 7 into a multicyclone 2, where it is separated and recovered.
Das gewonnene pulverförmig Produkt wird durch die Entnahmerohre 2o, 21 und 22 als brauchbares. Material entnommen, um zur weiteren Verwendung gelagert oder transportiert zu werden. The powdery product obtained is passed through the extraction pipes 2o, 21 and 22 as usable. Material removed to be stored or transported for further use.
Die Menge der zu versprühenden Lösung, ausgedrückt als Flüssigkeits-Gas-Verhältnis, beträgt etwa o,o3 bis o,o6l/Nnr des Gases. Der Temperaturabfall des Abgases in dem Sprühtrockenturm 1 beträgt etwa 3o bis 6o°C und das Abgas wird bei einer Temperatur oberhalb seines Taupunkts gehalten.The amount of solution to be sprayed, expressed as the liquid to gas ratio, is about 0.03 to 0.06 l / Nnr of the gas. The drop in temperature of the exhaust gas in the spray drying tower 1 is about 30 to 60 ° C and the exhaust gas is kept at a temperature above its dew point.
Um ein geeignetes Flüssigkeits-Gas-Verhältnis einzustellen, ist es erforderlich, die Strömungsrate des Abgases zu messen. Tatsächlich wird jedoch die direkte Messung einer großen Menge des Abgases mit geeigneter Genauigkeit außerordentlich erschwert durch ungleichmäßige Verteilung und Turbulenz des Gasstroms innerhalb der Leitung 6. Das geeignete Flüssigkeits-In order to set a suitable liquid-gas ratio, it is necessary to measure the flow rate of the exhaust gas. In fact, however, it is extremely difficult to directly measure a large amount of the exhaust gas with proper accuracy due to uneven distribution and turbulence of the gas flow within the line 6. The suitable liquid
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Gas-Verhältnis wird dadurch erreicht, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas am Eintritt und am Austritt des Sprühtrockenturms 1 konstant gehalten wird, anstelle einer Messung der Gasströmungsrate.Gas ratio is achieved by the temperature difference is kept constant between the exhaust gas at the inlet and the outlet of the spray drying tower 1, instead a measurement of the gas flow rate.
Die Temperaturen des Abgases am Eintritt und am Austritt des Sprühtrockenturms 1 werden durch die Thermometer 28 bzw. 29 gemessen, die im oberen Teil des Sprühtrockenturms und an der Leitung 7 angeordnet sind und ein Regelventil wird durch eine Einstellvorrichtung 3o so geregelt, daß die Temperaturdifferenz bei dem vorbestimmten Wert gehalten wird. Die Sprührate wird in Abhängigkeit von den Änderungen der Abgastemperatur und der Gaszuführung eingestellt.The temperatures of the exhaust gas at the inlet and outlet of the spray drying tower 1 are measured by the thermometer 28 or 29 measured, which are arranged in the upper part of the spray drying tower and on the line 7 and a control valve is controlled by an adjusting device 3o so that the temperature difference is kept at the predetermined value will. The spray rate is adjusted depending on the changes in the exhaust gas temperature and the gas supply.
Das in der vorstehend beschriebenen Weise gekühlte Abgas wird durch die Leitung 7, das Multizyklon 2 und eine Leitung 8 in den Gasabsorptionsturm 3 für das Naßverfahren geführt und verläßt diesen· Absorptionsturm durch eine Leitung 9 als gereinigtes Gas. Der Gasabsorptionsturm 3 kann irgend einem beliebigen bekannten Typ angehören, er kann beispielsweise ein Sprüh-Absorptionsturm, ein mit Füllkörpern gefüllter Turm oder ein fluidisiertes Bett sein.The exhaust gas cooled in the manner described above is passed through the line 7, the multicyclone 2 and a line 8 is fed into the gas absorption tower 3 for the wet process and leaves this absorption tower through a pipe 9 as purified gas. The gas absorption tower 3 may be of any known type, it may for example a spray absorption tower, one with packing elements be a filled tower or a fluidized bed.
Die Absorptionslösung wird aus einem Reaktionsbad.4 zur Einstellung des pH-Werts mit Hilfe einer Pumpe 23 durch eine Rohrleitung 18 zur Sprühdüse 11 gefördert, die im oberen Teil des Gasabsorptionsturms 3 vorgesehen ist, und durch diese versprüht. Wenn sie entweder kaustische Soda NaOH oder Natriumsulfit Na3SO, enthält, so reagiert das Natriumion mit Schwefeldioxid SO2, das eine schädliche Substanz darstellt, in folgender Weise, wobei das Schwefeldioxid aus dem Abgas entfernt wird:The absorption solution is conveyed from a reaction bath. 4 to adjust the pH with the aid of a pump 23 through a pipe 18 to the spray nozzle 11, which is provided in the upper part of the gas absorption tower 3, and is sprayed through it. If it contains either caustic soda NaOH or sodium sulfite Na 3 SO, the sodium ion reacts with sulfur dioxide SO 2 , which is a harmful substance, in the following way, removing the sulfur dioxide from the exhaust gas:
2NaOH + SO9 > Na0SO,+ Ho02NaOH + SO 9 > Na 0 SO, + H o 0
^ <?■ 3 2^ <? ■ 3 2
Na2SO5+ SO2 + H2O > 2NaHSO,Na 2 SO 5 + SO 2 + H 2 O> 2NaHSO,
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Die Absorptionslösung, die das Schwefeldioxid absorbiert hat, wird durch eine Leitung 19 aus dem Turm 3 entnommen. Wenn die Absorptionslösung eine Lösung von Na2SO5 ist, so wird sie direkt aus der Boden-Entnahmeleitung 13 des Reaktionsbads 4 zur pH-Einstellung durch ein Ventil 25, eine Leitung 14 und ein Ventil 27 zu der Sprühdüse Io geführt, in-dem ein Ventil 26 geschlossen wird. Dort wird sie verdampft, um feste Teilchen von Na2SO5 in der bereits beschriebenen Weise zu bilden. Das feste Produkt wird aus dem Sprühtrockenturm 1 und dem Multzyklon 9 gewonnen und durch die Entnähmeleitungen 2o,21 und 22 entnommen.The absorption solution which has absorbed the sulfur dioxide is withdrawn from the tower 3 through a line 19. If the absorption solution is a solution of Na 2 SO 5 , it is fed directly from the bottom extraction line 13 of the reaction bath 4 for pH adjustment through a valve 25, a line 14 and a valve 27 to the spray nozzle Io a valve 26 is closed. There it is evaporated to form solid particles of Na 2 SO 5 in the manner already described. The solid product is obtained from the spray drying tower 1 and the multi-cyclone 9 and removed through the sewing lines 2o, 21 and 22.
Wenn die Absorptionslösung eine Lösung yon NaHSO5 ist, so wird eine NaOH-Lösung durch eine Leitung 12 zu der Lösung in dem Reaktionsbad 4 zugeführt und Na2SO5 wird nach folgender Reaktion gewonnen: If the absorption solution is a solution of NaHSO 5 , then a NaOH solution is fed through a line 12 to the solution in the reaction bath 4 and Na 2 SO 5 is obtained after the following reaction:
NaHSO5 + NaOH—^Na2SO5+ H2ONaHSO 5 + NaOH- ^ Na 2 SO 5 + H 2 O
Etwa die Hälfte des Produkts wird über Leitung 18 und Pumpe 23 zu dem Absorptionsturm 3 zurückgeführt, während die verbleibende Hälfte aus der Austrittsleitung 13 entnomMen und durch die Pumpe 24 zu dem Sprühtrockenturm 3 übergeführt wird, wo sie zu einem pulverförmigen Feststoff getrocknet wird, wie bereits beschrieben wurde. ' "'"'*About half of the product is via line 18 and pump 23 returned to the absorption tower 3, while the remaining Remove half from outlet line 13 and transferred by the pump 24 to the spray drying tower 3 is where it is dried to a powdery solid as already described. '"'" '*
(2) Calciumsulfit (CaSO5)-Gips (CaSO4)-Methode '(2) Calcium sulfite (CaSO 5 ) gypsum (CaSO 4 ) method '
Als Absorptionslösung in dem Gasabsorptionsturm 3 für das Naßverfahren wird eine alkalische Lösung, wie eine Lösung von NaOH oder Na2SO5 verwendet, so daß das in ',Wer ^ Lösung'"'''^ vorliegende Alkali mit SO2 reagiert, wobei in dier oben beschriebenen Weise entweder eine Na3SO5- oder NaHSO5-Lasung As the absorption solution in the gas absorption tower 3 for the wet process, an alkaline solution such as a solution of NaOH or Na 2 SO 5 is used so that the alkali present in 'Who ^ solution'"'"' ^ reacts with SO 2 , in In the manner described above, either a Na 3 SO 5 or NaHSO 5 solution
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gebildet" wird.is formed ".
Die so gebildete Lösung wird in das Reaktionsbad 4 zur pH-Einstellung eingeführt, in welches gelöschter Kalk Ca(OH)2 oder Ätzkalk GaO in Pulverform-oder als Aufschlämmung über die Zuführungsleitung 12 zugeführt wird, um eine der folgenden Reaktionen durchzuführen:The solution thus formed is introduced into the reaction bath 4 for pH adjustment, into which slaked lime Ca (OH) 2 or quicklime GaO in powder form or as a slurry is fed via the feed line 12 in order to carry out one of the following reactions:
Na2SO3 +' Ca(OH)2 —» 2NaOH + CaSO5 Na 2 SO 3 + 'Ca (OH) 2 - »2NaOH + CaSO 5
NaHSO5 + Ca(OH)2 + NaOH + H2O + CaSO5 NaHSO 5 + Ca (OH) 2 + NaOH + H 2 O + CaSO 5
Das erhaltene CaSO5 fällt aus und wird als Aufschlämmung durch die Entnahmeleitung 13 über ein Yentil 26 und eine Leitung 15 durch Schließen des Ventils 25 in ein Flüssigkeitszyklon 5 übergeführt, in welchem die Aufschlämmung konzentriert wird. Die konzentrierte Aufschlämmung wird entweder in Form von CaSO.* oder nach der Überführung durch Oxidation in CaSO. durch eine Leitung 17, eine Pumpe 24 für die Aufschlämmung und eine Leitung 14 in den Sprühtrockenturm 1 geführt, wo sie in der vorstehend beschriebenen Weise unter Bildung von festem CaSO, oder CaSO. in Pulverform getrocknet wird.The CaSO 5 obtained precipitates and is transferred as a slurry through the extraction line 13 via a Y-valve 26 and a line 15 by closing the valve 25 into a liquid cyclone 5, in which the slurry is concentrated. The concentrated slurry is either in the form of CaSO. * Or after being converted into CaSO. through a line 17, a pump 24 for the slurry and a line 14 in the spray drying tower 1, where they in the manner described above with the formation of solid CaSO, or CaSO. is dried in powder form.
Wenn die kaustische Soda oder das Natriumsulfit in der aus der Sprühdüse Io versprühten Lösung vorliegt, so kann es mit SO2 des Abgases in dem Sprühtrockenturm 1 reagieren, so daß eine Schwefeldioxidentfernung des Abgases durchgeführt wird.If the caustic soda or sodium sulfite is present in the solution sprayed from the spray nozzle Io, it may react with SO 2 of the exhaust gas in the spray drying tower 1, so that sulfur dioxide removal from the exhaust gas is carried out.
Die Rate der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Entschwefelung ist aus den nachstehenden Erläuterungen ersichtlich. Bei einer Temperatur eines Kesselabgases vonThe rate of desulfurization achieved by the process of the invention can be seen from the explanations below. At a boiler exhaust gas temperature of
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18o°C und bei einer SO?-Konzentration von 15oo Teilen pro 1 Million Teile (ppm) wurde die für die Reaktion verwendete Absorptionslösung in Form einer Io folgen wäßrigen Lösung von NaOH in dem Gasabsorptionsturm für das Naßverfahren bei einem Gas-Flüssigkeits-Verhältnis von etwa 1 bis 2 l/nr des Gases im Kreislauf geführt. Zur Beschickung des Reaktionsbads zur Einstellung des pH-Werts wurde Ca(OH) zugesetzt, um die Ausfällung von CaSO, und die Gewinnung und Rückführung von NaOH zu bewirken. Das CaSO, wurde in Form einer Aufschlämmung mit einer Volumenkonzentration von etwa Io - 2o a/o in die SprUhtrockenkolonne gepumpt.. Die Aufschlämmung wurde in einer Rate von etwa o,o4 l/Nm des Gases versprüht und ,vollständig durch die Wärme des Abgases zu einem pulverförmigen Feststoff getrocknet. Das pulverförmige Produkt wurde mit Hilfe des Multizyklons gewonnen und aus der Vorrichtung entnommen.18o ° C and at a SO ? Concentration of 15oo parts per 1 million parts (ppm), the absorption solution used for the reaction was in the form of a Io follow aqueous solution of NaOH in the gas absorption tower for the wet process in a gas-liquid ratio of about 1 to 2 l / No Gas circulated. Ca (OH) was added to charge the pH adjustment reaction bath to cause the precipitation of CaSO and the recovery and recycle of NaOH. The CaSO, was pumped into the spray-drying column in the form of a slurry with a volume concentration of about 10-20 a / o. The slurry was sprayed at a rate of about 0.04 l / Nm of the gas and, entirely by the heat of the exhaust gas dried to a powdery solid. The powdery product was obtained with the aid of the multicyclone and removed from the device.
Inzwischen wurde ein Teil des CaSO, durch den Sauerstoff in dem Abgas zu CaSO. oxydiert. Bei einem Wassergehalt von weniger als o,5 $> war das CaSO. praktisch trocken. Unter den beschriebenen Verfahrensbedingungen wurde eine Entschwefelungsrate von etwa 95 i» erreicht.In the meantime, some of the CaSO has been converted to CaSO by the oxygen in the exhaust gas. oxidized. With a water content of less than 0.5 $> this was CaSO. practically dry. A desulphurisation rate of about 95 % was achieved under the process conditions described.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben wurde, wird die erfindungsgemäße Entschwefelung nach dem Naßverfahren durchgeführt, trotzdem wird jedoch keine Abfallflüssigkeit in dem System erzeugt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher die sekundäre Verunreinigung mit Abwasser vermieden und Abgas mit einem hohen Entschwefelungsgrad gereinigt. As described in detail above, the desulfurization according to the invention is carried out by the wet process, but nevertheless no waste liquid is generated in the system. Therefore, the secondary pollution is avoided with waste water by the inventive method and purified exhaust gas with a high degree of desulfurization.
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